论文部分内容阅读
近年来ZnO其在短波长光电器件和透明导电薄膜领域的潜力吸引了众多的研究者。本论文主要研究了ZnO厚外延层生长的金属源气相外延生长，并运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、光致发光谱(PL)等多种测试方法对ZnO薄膜的表面形貌、结晶质量和光学性质进行了测试分析。取得的主要结果如下：
1.研制了一台ZnO金属源气相外延生长设备。在设计和调试阶段运用了计算流体力学(CFD)模拟，获得了优化的设备结构和生长参数。在模拟的帮助下，我们实现了高生长速率(＞120μ m/h)、高结晶质量和良好的沉积均匀性。
2.研究了金属源气相外延生长的ZnO外延层室温光致发光谱(PL)中近带边发光的双峰现象。通过变温PL研究证实此双峰可归因于自由激子发光及其声子伴线。
3.研究了c面蓝宝石衬底上ZnO的生长，获得了高质量的锌极性和氧极性ZnO厚膜。我们用湿法刻蚀鉴别了其极性，并发现ZnO的极性可以通过二次生长加以控制。
4.研究了蓝宝石衬底上ZnO外延层中应力和裂纹的起源。发现ZnO外延层在生长过程中即存在着张应力，并可以导致开裂。而在降温过程中由于热失配造成的张应力也会导致外延层开裂。这也从试验上证实了在我们的生长温度范围内ZnO的膨胀系数大于蓝宝石。我们通过对未开裂ZnO外延层进行1000。的高温退火，明显地减小了其中的残余应力；以它作为模板进行二次外延，明显的减少了裂纹，获得了70μm厚的近乎无裂纹的ZnO外延层。